考虑联络线支援波动约束的多区域AGC最优联合调频控制策略

随着大规模新能源并入强耦合的互联电力系统(interconnected power system,IPS),传统的自动发电控制(automatic generation control,AGC)策略使得全网AGC调节成本不断增加以及区域间AGC调节容量分布不均,这将严重威胁互联系统的频率稳定。多区域AGC联合调频,是解决该问题的有效手段。为实现AGC最优联合调频控制,该文研究了多区域AGC最优联合调频模型与区域调节边际成本(area regulation marginal cost,ARMC)之间的关系。在考虑联络线支援约束的情况下,提出一种新的基于ARMC的多区域AGC最优联合调频控制策略。采用线性理论,结合改进的互联系统动态模型,证明所提控制策略的稳定性和最优性,确定控制参数的取值范围。3区域互联系统仿真算例表明,与其他联合调频控制策略相比,基于ARMC的协调机制深刻揭示了多区域AGC之间的协调合作机理。在保证联络线支援安全性的前提下,能达到更好的频率控制效果以及更优的经济性。     

直流配电网下垂参数小干扰稳定优化调控方法

以基于下垂控制的直流配电网为研究对象,推导建立了下垂控制模式下典型环状直流配电网的小信号状态空间模型,对传统下垂参数经济优化模型中存在的系统调控不稳定问题进行了分析,进而提出了考虑小干扰稳定约束的直流配电网下垂参数优化调控方法,以确定性预测场景和极端场景下直流配电网小信号状态方程的特征值谱横坐标作为系统小干扰稳定约束,来优化系统网损。此外,为求解该模型,针对传统算法中存在的易陷入局部最优解、特征值迭代误差积累和计算效率较低等问题,在序列非线性规划算法和遗传算法的基础上提出了改进策略。数值实验结果表明,该优化模型在保证系统小干扰稳定的前提下能较大程度地提升系统运行经济性,同时提高系统适应不确定源荷功率随机波动的鲁棒性;所提出的算法改进策略可以在保证优化结果可靠有效的前提下,提高算法的寻优能力和计算效率。     

基于双层模型预测结构的跨区域AGC机组协同控制策略

随着高渗透率风电并入多区域互联的交直流电网,风电渗透区域容易出现自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组调频容量不充足,难以有效抑制风电功率随机性带来的频率波动问题。为此,该文提出基于双层模型预测结构的跨区域AGC机组协同控制策略,实现多区域间共享调频资源。该控制策略在上层采用经济性模型预测控制实现跨区域AGC机组稳态功率优化分配;在下层采用分布式模型预测控制实现多区域AGC机组动态频率优化控制。以含风电场的三区域交直流互联电网为例,仿真结果表明:与传统的AGC控制方式相比较,该文所提出控制策略不仅能有效维持联络线断面安全和抑制频率波动,而且降低了多区域AGC机组联合调频成本。     

基于社会学习自适应细菌觅食算法的互联电网AGC最优PI/PID控制器设计

AGC控制器的参数对电网频率控制的动态性能具有重要影响。不合适的控制器参数将可能使得电网在遭遇较大的负荷扰动时失去频率稳定。针对互联电网AGC控制器参数优化整定问题,提出了一种基于社会学习自适应细菌觅食算法的最优PI/PID控制器设计方法。该方法将社会学习机制及自适应步长策略引入到标准细菌觅食算法中,通过改进细菌寻优过程中的趋化、群聚及繁殖等操作,提高算法的收敛速度及寻优精度。建立两区域互联电网AGC系统仿真模型,采用所提算法优化整定其PI/PID控制器参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

计及循环寿命和运营策略的风电汇集区域储能电站优化配置

风电汇集区域建设储能电站可在保证整个区域一次调频能力的同时提高经济性。针对风电汇集区域建设储能电站提出一种基于运营策略的储能容量配置方法。储能电站采用独立运营机制,在保证区域一次调频容量的前提下参与电力市场交易,实现储能利用率、效益最大化。提出储能电站运营配置协同优化双层模型,外层以全生命周期投资回报率最大为目标进行储能配置,内层计及储能循环寿命以日运行期望利润最大为目标优化运营策略,内外层联合优化达到综合最优,从而得出储能配置结果。提出一种改进麻雀搜索算法提高收敛速度,对双层配置模型进行求解。通过算例验证了所提方法能够在确保区域具备一次调频能力的同时提高储能的经济性。     

考虑新能源不确定性的互联电网交换功率鲁棒优化模型

高比例新能源及其不确定性增加了多区域交流互联系统交换功率控制的难度,为保证区域间联络线传输功率的协调分布及其波动相对均衡,提出了一种考虑互联电网外特性的交换功率稳定控制模型。考虑互联系统自动发电控制(AGC)参与因子与联络线潮流分布的关联关系,推导并构建了互联系统AGC下的潮流模型。进而,以联络线功率波动幅值最小为目标函数,建立了基于鲁棒优化的区域交换功率稳定控制模型,并提出了一种基于松弛法的协同演化算法对该模型进行求解。以双IEEE 14节点和IEEE 118节点测试系统为例进行仿真分析,将无优化与鲁棒优化计算结果进行对比,结果表明鲁棒优化可以有效应对新能源随机出力的影响,对于外特性的稳定性具有明显改善效果,并验证了所提算法的有效性和实用性。     

储能调频系统控制策略与投资收益评估研究

本文以华北区域AGC补偿机制为基础,提出了电储能系统响应电网AGC指令的优化控制模型,模型以最大化电储能系统AGC运行的净收益为目标,考虑了电储能系统寿命损耗成本以及AGC补偿收益,并应用粒子群(PSO)算法求解最大化收益的控制策略。在算例分析中,基于电网实际下发的AGC指令,应用本文模型对锂离子电池储能系统的控制策略进行时序仿真,即首先对每个AGC指令周期优化储能系统的控制策略,然后计算电储能调频服务在整个仿真周期净收益,最后对储能调频系统的投资经济性进行评估。     

基于多目标网格自适应搜索算法的储能系统参与AGC优化控制策略

为使储能系统(energy storage system,ESS)更好地辅助传统调频机组参与电网的自动发电控制(automatic generation control,AGC),提出了一种基于动态仿真滚动优化和多目标网格自适应搜索(multi-objective mesh adaptive direct search,MOMADS)算法的优化控制策略。该策略基于对系统功率扰动的预测数据,并结合动态仿真结果和MOMADS算法对未来1min时间段内AGC指令的最优分配比例进行滚动优化计算,使系统AGC性能达到最优。算例分析表明,该策略能够有效提高系统的AGC性能,稳定系统频率,维持ESS的SOC在较为理想的区间,并且具有较强的鲁棒性。     

考虑风电接入的交直流互联电网动态最优潮流

针对考虑风、火协调的交直流互联电网日前经济调度问题,提出了时空协调、主子迭代的复杂交直流互联系统建模及求解框架,以降低该高非线性问题的求解复杂度。通过精细化考虑交流潮流、直流输电系统稳态运行特性、双馈风电机组及无功补偿装置特性等运行约束条件,建立了风、火、直流线路协调优化的日前动态最优潮流主、子问题模型,在确保日前计划潮流、电压不越限的前提下,为有功、无功协调优化奠定了模型基础。为求解该复杂非线性优化问题,文中基于Benders分解法提出了主、子问题并行高效迭代的求解算法,在保证求解最优的前提下,有效提高了求解效率。算例分析从安全性、经济性、收敛性、高效性等方面验证了文中所述模式、模型和求解方法的有效性。     

基于ELM预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略

高比例新能源电网中,功率与频率变化存在很强的非线性,自动发电控制（AGC）作为电网调节频率的主要控制手段,目前的控制方式无法很好地适应强非线性特性电网的调频需求。鉴于此,提出了基于极限学习机（ELM）预测模型的高比例新能源电网改进频率控制策略。其特点在于通过ELM算法和历史运行数据,建立电网功率变化与频率变化的实时频率预测模型,进一步基于预测模型分析AGC调节机组的调频能力,按照调频能力优化AGC的区域功率控制需求功率分配。其优势在于通过机器学习拟合频率非线性调节规律,优化AGC频率控制,提高系统频率调节的快速性和可靠性,从而提高含新能源电网稳定性。最后通过电网SCADA实际数据建立预测模型并验证其准确性和实时性,并通过应用实例证明所提策略可以实现快速稳定调频。     

互联电网的直流最优潮流分解算法研究

研究了大系统互联电网的最优潮流优化策略,基于部分对偶理论分析了电网分区的分解协调模型,提出了一种基于直流最优潮流模型的互联电网多区域分解最优潮流并行求解算法,将一个大的电网互联系统分解成多个区域子问题,每个区域子问题是个典型的二次规划问题,使用直流最优潮流模型来求解互联电网的最优潮流分布,讨论了分区优化收敛条件。通过交换输出电价和边界节点相位角,完成区域间的信息交换。使用上述分解算法对IEEERTS-96算例的多个互联区域进行了分析,结果表明本文算法是一种有效的求解算法,适合大区电网互联后在线分布式动态OPF计算。在电力系统有极大的应用前景。     

基于AGC调频分区控制的光储联合系统参与市场投标策略

为充分发挥光储联合系统提供调频辅助服务的能力、提高联合系统的收益,提出了一种基于自动发电控制(automatic generation control,?AGC)调频分区控制的光储联合系统参与市场的投标策略。首先,考虑了光储系统运行特性和电网频率波动不确定性,提出了光储系统参与能量-调频市场的日前-实时两阶段交易方法。其次,提出了光储系统参与AGC的实时调频控制方法,根据区域控制偏差所处控制域动态分配光储系统所承担的调节量。然后,构建了光储联合系统参与电力市场的多时间尺度投标优化模型,其中日前市场考虑了潜在的实时能量偏差,实时市场利用滚动优化方法反馈校正多种不确定因素。最后,通过算例分析验证了该策略在充分考虑电力系统频率安全稳定的前提下,使利润增加了14.9%,显著提高了光储联合系统的收益。     

降低火电调频损耗的混合储能系统容量优化配置双层模型

针对如何在降低火电机组调频损耗,提高系统调频性能的同时减小储能全寿命周期成本,提出了一种混合储能辅助火电机组参与自动发电控制(automatic generation control, AGC)的双层优化配置模型。上层模型由基于经验模态分解(empirical mode decomposition, EMD)的火电–混合储能间AGC指令分配策略和计及全寿命周期内成本收益之差、AGC综合评判指标Kp的多目标优化配置模型组成,为底层模型提供AGC初步分解指令和功率、容量约束;底层模型由计及储能荷电状态(state of charge, SOC)恢复的混合储能控制策略和火电–混合储能调频响应模型组成,将经过EMD初步分解的AGC指令再次分配给各调频资源,并向上层模型提供各调频资源出力响应曲线和SOC变化曲线;采用基于优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution, TOPSIS)的多目标粒子群算法求解该双层模型,避免了传统多目标粒子群算法在Pareto解集中确定全局最优解的偶然性。基于华北某电厂...     

基于PSO-GSA算法的含DFIG互联系统AGC优化控制研究

传统双馈感应风力发电机(DFIG)的解耦控制使其无法响应电网的频率变化。随着风电渗透率的不断提高,电网调频压力不断增大,有必要对含DFIG互联系统AGC优化控制进行研究。首先建立了将风电作为"负的负荷"的两区域AGC模型,通过引入改进的虚拟惯性控制使DFIG具有更好的频率响应的能力。同时以快速消除系统区域控制偏差和风机转速偏差为目的,采用PSO-GSA算法对控制区PID控制器和DFIG转速控制单元PI控制器参数进行优化。仿真结果表明,单个区域受负荷扰动时,风电参与调频时能提供更多的有功功率支撑以减小同步机调频出力,能有效缓解同步机调频压力。PSO-GSA算法较PSO和GSA迭代速度快且适应度值更好,基于PSO-GSA参数优化后的控制器对系统区域频率偏差、联络线功率变化和区域控制偏差信号的超调量和调节时间都有明显改善,增强了系统的稳定性。     

基于合作博弈理论的互联电网AGC协调控制

为保证频率和联络线功率的控制效果及合理利用全网的AGC调节资源,提出了一种基于合作博弈理论的互联电网AGC协调控制。根据频率偏差绝对值的大小对系统运行状态进行等级划分,等级不同控制区频率偏差系数的设定方式不同,实现区域电网间AGC控制的协调配合。建立了AGC协调控制中各控制区收益的数学模型,包括互为备用少设置AGC调节容量所节省的费用模型和承担控制区之外调频责任所花费的费用模型,当系统处于联合调频区时,采用合作博弈的Shapley值和核仁模型对各控制区的收益通过周期性改变频率偏差系数的方法调整承担调频责任所花费的费用,实现各控制区收益的优化分配。采用三控制区互联电力系统进行仿真,结果验证了基于合作博弈理论的互联电网AGC协调控制的有效性。     

两区域水电互联系统AGC调节仿真研究

随着电网的发展,区域之间的联系也越来越强了,对互联系统AGC调节的研究显得更加重要.本文对传统两区互联系统AGC调节的仿真模型进行改进,提出了一种新的两区域水电互联系统AGC调节仿真模型,并采用改进的粒子群优化算法对其积分增益进行寻优.新模型中可以计及各机组的频率死区和调节速率等非线性限制特性的影响.通过两区域水电互联系统AGC调节的多种实例仿真分析,表明新模型具有良好的AGC调节性能,同时也说明了该处理方法的合理性.     

多微电网互联系统的储能容量配置

随着微电网的发展,微电网之间互联的研究逐渐兴起。为了满足多微电网系统的电能质量和运行稳定性等要求,储能系统发挥着重要作用。同时,为了实现微电网互联运行的经济性最优,需要对多微电网的储能系统进行协调容量配置。建立了层级式微电网互联模型,以传输功率损耗最低作为互联微电网之间以及微电网与大电网之间的功率交换原则,基于多微电网互联系统功率交换和分时售/购电价,建立以多微电网系统经济性最优为目标的目标函数,采用改进的粒子群算法对该模型进行优化求解,最终获得储能系统的容量配置参数。实验结果表明,在满足系统稳定性的前提下,文中提出储能系统容量配置方法使得多微电网系统的经济性更优。     

提升火电机组AGC性能的混合储能优化控制与容量规划

以铅酸电池和全钒液流电池组成的混合储能为例,针对常规机组调频的固有特点,研究了混合储能装置配合传统机组参与自动发电控制(AGC)的充放电策略和最优容量配置计算方法。首先,针对常规机组调频的特点,提出一种考虑抑制反向调频、死区振荡、储能装置过度放电、荷电状态水平强制归位的优化控制策略;其次,综合考虑配置储能装置成本和发电侧调频收益,构建储能装置系统经济运行优化函数的容量规划模型;最后,根据某发电厂实际运行数据进行仿真计算,利用粒子群优化算法求解,结果表明该方法的调频效果、运行经济性等比常规机组调频均有提升。     

考虑频率响应过程的风储联合调频策略及储能系统优化配置方法

风能接入电网后会对系统频率产生负面影响,制定合理的风储联合调频策略可以减小风机并网引起的频率波动.为了准确分析风储联合调频策略的经济性,首先结合电网、风机与储能系统特性,考虑电网与风机的惯性后对风储联合系统进行建模,模拟了风储联合调频时的频率响应过程.然后确定调频功率、风功率及系统频率的关系,结合调频效果确定调频系数,并改进了备用容量的配置策略与调频功率的分配策略.最后以调频成本最小为目标建立了优化模型,使用粒子群优化算法对储能系统的最优配置进行求解.算例结果表明,采用的风储联合调频策略及储能系统优化配置可以有效降低调频成本,提高风储联合系统的经济性.     

考虑一次调频能力的火电机组负荷优化分配

机组调峰深度与调峰能力在一定程度上不可兼得,为使电力系统运行经济的同时具备足够的调峰裕度,提出了考虑一次调频能力的机组负荷优化分配模型,引入新型正弦余弦算法(sine cosine algorithm,SCA)求解。以某电厂4台机组为例验证模型的有效性,分别采用SCA和遗传算法(genetic algorithm, GA)寻优计算并与自动发电控制(automatic generation control,AGC)指令对比,结果表明SCA的最优解比GA精度更高,而且新模型既能保证足够的一次调频备用容量又有更高经济性。通过仿真得出不同负荷率最优经济成本与一次调频备用容量的关系曲线,总结了此规律对负荷优化分配的指导意义。最后仿真研究低负荷率时的负荷分配,结果表明模型会优先选取经济性较好的机组进行深度调峰以保证整体最佳经济性。